CN202283872U - 混合动力汽车多电机混联系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种混合动力汽车多电机混联系统。本实用新型的目的在于解决现有技术中整车性能不佳的问题,其技术方案要点是,一种混合动力汽车多电机混联系统,包括有发动机、第一电机、第一电机驱动控制装置和储能装置,以及由至少两台电机连接构成的驱动电机组、驱动电机组驱动控制装置、离合器、传动轴、减速差速器和半轴,所述驱动电机组的输入端通过离合器与第一电机的输出端相连,所述驱动电机组的输出端通过传动轴与减速差速器相连,所述减速差速器通过半轴与汽车车轮传动输出,所述的驱动电机组通过驱动电机组驱动控制装置与储能装置相连。本实用新型能够有较好的燃油经济性、排放性和动力性。

Description

混合动力汽车多电机混联系统
技术领域
本实用新型涉及一种混合动力汽车动力系统,特别涉及一种多电机混联式混合动力系统。
背景技术
石油是不可再生资源,为此,各国政府和汽车公司纷纷开展了电动汽车的研究。电动汽车包括纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池电动汽车。迄今为止,纯电动汽车的关键部件蓄电池在能量密度、使用寿命和价格方面都尚未达到应有的水平,另外,燃料电池存在着价格贵、体积重量大、可靠性和环境适应性差等缺点,离产业化还有很大的距离,因此,混合动力技术更具有实用价值,混合动力汽车是现阶段解决能源与环保问题最为切实可行的方案。现有技术方案中当汽车起步及速度在临界速度以下时(无论加速与匀速),均采用纯电动运行,需要由电动机提供整车驱动的全部扭矩,因此,此技术方案的不足在于,若电动机存在故障,整车将无法起步。限于当前车用大功率电动机的设计制造控制水平,车用大功率电动机的供应商有限,离产业化还有一定差距,这就造成了现有混合动力汽车整车性能不佳,燃油经济性低的问题。
中国专利公开号CN201021118,公开日2008年2月13日,公开了一种混联式混合动力汽车,包括发动机,该发动机通过一离合器与一电动机机械连接,该电动机再与一驱动桥机械连接;另,所述发动机又与一发电机机械连接,该发动机则通过发电控制器与蓄电池组电气连接;此外,所述电动机还通常一驱动控制器与所述蓄电池组电气连接。此技术方案虽然能够实现混合动力驱动,但是此技术方案当汽车起步及速度在临界速度以下时(无论加速与匀速),均采用纯电动运行,需要由电动机提供整车驱动的全部扭矩,因此,此技术方案的不足在于,若电动机存在故障,整车将无法起步。限于当前车用大功率电动机的设计制造控制水平,车用大功率电动机的供应商有限,离产业化还有一定差距,电动机的故障还是无法避免。
发明内容
本实用新型的目的在于解决上述现有技术中整车性能不佳,燃油经济性低的问题,提供一种能够提高整车性能,同时提高燃油经济性,显著降低排放,提高整车的可靠性的混合动力汽车多电机混联系统。
本实用新型所采用的技术方案是:一种混合动力汽车多电机混联系统,包括发动机、第一电机、第一电机驱动控制装置和储能装置,所述的发动机输出端与所述的第一电机的输入端相连,所述的储能装置通过第一电机驱动控制装置与第一电机相连,所述的混合动力汽车多电机混联系统还包括由至少两台电机连接构成的驱动电机组、驱动电机组驱动控制装置、离合器、传动轴、减速差速器和半轴,所述驱动电机组的输入端通过离合器与第一电机的输出端相连,所述驱动电机组的输出端通过传动轴与减速差速器相连,所述减速差速器通过半轴与汽车车轮相连,所述的驱动电机组通过驱动电机组驱动控制装置与储能装置相连。这样设置,保证了在控制策略的控制下,驱动电机组既可以作为发电机向储能装置提供能量也可以作为辅助动力输出能量,当汽车减速滑行或者制动时,可以利用电动机转换为发电机的方式回收部分能量,转化为电能存入储能装置,从而进一步提高燃油经济性。
作为优选,所述的驱动电机组包括第二电机和第三电机,所述的第二电机与所述的第三电机同轴相连,所述的第一电机通过离合器与所述的第二电机相连,所述的第三电机通过传动轴与所述的减速差速器相连,所述的驱动电机组驱动控制装置包括第二电机驱动控制装置和第三电机驱动控制装置,所述的第二电机通过所述的第二电机驱动控制装置与储能装置电连接,所述的第三电机通过所述的第三电机驱动控制装置与储能装置电连接。这样设置,当采用电力方式驱动时,第二电机和第三电机可以同时作为电动机运行,可以输出较大的动力,也可以根据动力要求只运行其中一台电机;而在发动机驱动的情况下,控制策略可以控制第二电机和第三电机全部或者其中一台电机进入发电状态,在保证动力输出的同时也保证了向储能装置的充电。
作为优选,所述的第一电机为ISG电机。
作为优选,所述的储能装置上开设有外部充电连接口。
作为优选,所述的储能装置为动力蓄电池或者超级电容或者是动力蓄电池与超级电容的组合。
作为优选,所述的离合器为自动电控离合器。离合器用于接通或切断从发动机和第一电机到第二电机之间的机械连接和动力传递。
作为优选,所述的第一电机驱动控制装置、第二电机驱动控制装置和第三电机驱动控制装置均为带有交直流变换的电机控制器。这样设置,保证了储能装置输出的直流电能够转换为交流电驱动第一电机、第二电机和第三电机,同时第一电机、第二电机和第三电机处于发电状态时,输出的交流电也能够分别通过第一电机驱动控制装置、第二电机驱动控制装置和第三电机驱动控制装置转换为直流电向储能装置进行充电。
本实用新型的有益效果是:本实用新型能够提高整车性能,同时提高燃油经济性,显著降低排放,同时本实用新型采用的电机组可以提高整车的可靠性。
附图说明
图1是本实用新型的一种结构示意图;
图2是本实用新型的另一种结构示意图。
图中:1、发动机,2、发动机曲轴输出端,3、第一电机,4、离合器输入端,5、离合器,6、第二电机输入端,7、第二电机,8、第三电机输入端,9、第三电机,10、传动轴,11、减速差速器,12、第一半轴,13、第二半轴,16、第一电机高压电路,17、第一电机驱动控制装置,18、第二电机高压电路,19、第二电机驱动控制装置,20、第三电机高压电路,21、第三电机驱动控制装置,22、储能装置高压电路,23、储能装置,24、充电插孔。
具体实施方式
下面通过具体实施例,并结合附图,对本实用新型的技术方案作进一步的具体说明。
实施例一:
一种混合动力汽车多电机混联系统(参见附图1),包括发动机1、发动机曲轴输出端2、第一电机3、离合器输入端4、离合器5、第二电机输入端6、第二电机7、第三电机输入端8、第三电机9、传动轴10、减速差速器11、第一半轴12、第二半轴13、第一电机高压电路16、第一电机驱动控制装置17、第二电机高压电路18、第二电机驱动控制装置19、第三电机高压电路20、第三电机驱动控制装置21、储能装置高压电路22、储能装置23。发动机1通过发动机曲轴输出端2与第一电机3相连接,第一电机3再通过离合器输入端4与离合器5相连接,离合器5再通过第二电机输入端6与第二电机7相连接,第二电机7再通过第三电机输入端8与第三电机9相连接,第三电机9的输出轴再通过传动轴10与减速差速器11相连接,减速差速器11再分别通过第一半轴12、第二半轴13与第一车轮14、第二车轮15相连接;第一电机3通过第一电机高压电路16与第一电机驱动控制装置17相连接,第二电机7通过第二电机高压电路18与第二电机驱动控制装置19相连接,第三电机9通过第三电机高压电路20与第三电机驱动控制装置21相连接;储能装置23通过储能装置高压电路22分别与第一电机驱动控制装置17、第二电机驱动控制装置19和第三电机驱动控制装置21相连接。
其中:
所述发动机1提供车辆行驶的部分或全部动力。
所述的第一电机3用于起动发动机,也用于提供车辆行驶过程中的部分动力,还可按发电机运行提供第二电机7和第三电机9驱动车辆需要的电能或辅助回收再生制动能量或向储能装置23充电。
所述离合器5为电控自动离合器,用于接通或切断从发动机1和第一电机3到第二电机7之间的机械连接和动力传递。
所述第二电机7用于提供车辆行驶过程中的全部或部分动力,还可回收再生制动能量或向储能装置23充电。
所述第三电机9用于提供车辆行驶过程中的全部或部分动力,还可回收再生制动能量或向储能装置23充电。
所述的第一电机驱动控制装置17、第二电机驱动控制装置19和第三电机驱动控制装置21,均为一种将直流变为交流或将交流变为直流的电源变换器和电机运行控制器。
所述传动轴10将第三电机9输出端动力通过减速差速器11、第一半轴12和第二半轴13传递到第一车轮14和第二车轮15。
所述储能装置23为动力蓄电池或者超级电容或者是两者的组合,储能装置23用于向第一电机3、第二电机7和第三电机9提供电能,也可用于接收第一电机3、第二电机7和第三电机9发出的电能。
本实用新型可以实现发动机停机、发动机怠速停车、停车充电、发动机快速起动、纯电动驱动、串联混合驱动、纯发动机驱动、发动机电机并联混合驱动、发动机驱动电机发电、滑行能量回收、传统滑行、再生制动能量回收等混合动力系统的运行模式,如表1所示。下面具体描述各工作模式。
(1)在所述的三电机混联式混合动力系统所应用的车辆处于停车状态时,其工作模式可以是发动机停机模式、发动机怠速停车模式、停车充电模式或者发动机快速起动模式。本领域技术人员理解,在所述的三电机混联式混合动力系统所应用的车辆处于停车状态时,具体的工作模式可以根据储能装置23的电量或者其它情况确定。当处于发动机停机模式时,控制所述的发动机1停机、第一电机3停止工作、离合器5断开、第二电机7和第三电机9停止工作;当处于发动机怠速停车模式时,控制所述的发动机1怠速、第一电机3停止工作、离合器5断开、第二电机7和第三电机9停止工作;当处于停车充电模式时,控制所述的发动机1工作、第一电机3发电、离合器5断开、第二电机7和第三电机9停止工作;当处于发动机快速起动模式时,控制所述的第一电机3处于电动状态输出扭矩,同时控制所述的离合器5断开、第二电机7和第三电机9停止工作从而使发动机快速起动。
(2)在所述的三电机混联式混合动力系统所应用的车辆处于起步状态时,其工作模式可以是纯电动驱动模式、串联混合驱动模式或者发动机快速起动模式。本领域技术人员理解,在所述的三电机混联式混合动力系统所应用的车辆处于起步状态时,具体的工作模式可以根据储能装置23的电量、车速或者其它情况确定。当处于纯电动驱动模式时,控制所述的发动机1怠速或停机、第一电机3停止工作、离合器5断开、第二电机7和第三电机9的一个或两个输出动力;当处于串联混合驱动模式时,控制所述的发动机1工作、第一电机3发电、离合器5断开、第二电机7和第三电机9的一个或两个输出动力;当处于发动机快速起动模式时,控制所述的第一电机3处于电动状态输出扭矩,同时控制所述的离合器5断开、第二电机7和第三电机9的一个或两个输出动力,从而在保持车辆动力的情况下使发动机快速起动。
(3)在所述的三电机混联式混合动力系统所应用的车辆处于正常行驶状态时,其工作模式可以是纯发动机驱动模式、发动机电机并联混合驱动模式或者发动机驱动电机发电模式。本领域技术人员理解,在所述的三电机混联式混合动力系统所应用的车辆处于正常行驶状态时,具体的工作模式可以根据储能装置23的电量、车速、加速踏板开度、驾驶员转矩需求和其它情况确定。当处于纯发动机驱动模式时,控制所述的发动机1输出动力、第一电机3停止工作、离合器5结合、第二电机7和第三电机9停止工作;当处于发动机电机并联混合驱动模式时,控制所述的发动机1输出动力、离合器5结合,控制所述的第一电机3、第二电机7和第三电机9三电机中的一个、两个或者三个处于电动状态,其余停止工作;当处于发动机驱动电机发电模式时,控制所述的发动机1输出动力、离合器5结合,控制所述的第一电机3、第二电机7和第三电机9三电机中的一个、两个或者三个处于发电状态,其余停止工作。
(4)在所述的三电机混联式混合动力系统所应用的车辆处于滑行状态时,其工作模式可以是滑行能量回收模式或者传统滑行模式。本领域技术人员理解,在所述的三电机混联式混合动力系统所应用的车辆处于滑行状态时,具体的工作模式可以根据储能装置23的电量、车速和其它情况确定。当处于滑行能量回收模式时,控制所述的发动机1怠速或停机、第一电机3停止工作、离合器5断开、第二电机7和第三电机9的一个或两个发电;当处于传统滑行模式时,控制所述的离合器5结合,控制所述的第一电机3、第二电机7和第三电机9停止工作,此时车辆处于发动机倒拖状态。
(5)在所述的三电机混联式混合动力系统所应用的车辆处于制动状态时,其工作模式为再生制动能量回收模式。本领域技术人员理解,再生制动能量回收模式可以根据制动踏板和其它情况确定。在此模式下,控制所述的发动机1怠速、离合器5断开或结合,控制所述的第一电机3、第二电机7和第三电机9三电机中的一个、两个或者三个处于发电状态,或者,控制所述的发动机1停机、第一电机3停止工作、离合器5断开、第二电机7和第三电机9中的一个或者两个处于发电状态。
Figure BDA0000100709880000091
Figure BDA0000100709880000101
表一
实施例二:
相比于实施例一,本实施例二的不同之处在于,实施例二比实施例一多了充电插孔24(参见附图2)。其中:
充电插孔24可以与外接储能系统或者电网相连,用于向储能装置23充电。
以上所述的实施例只是本实用新型的两种较佳的方案,并非对本实用新型作任何形式上的限制,在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (7)

1. 一种混合动力汽车多电机混联系统,包括发动机、第一电机、第一电机驱动控制装置和储能装置,所述的发动机输出端与所述的第一电机的输入端相连,所述的储能装置通过第一电机驱动控制装置与第一电机相连,其特征在于:所述的混合动力汽车多电机混联系统还包括由至少两台电机连接构成的驱动电机组、驱动电机组驱动控制装置、离合器、传动轴、减速差速器和半轴,所述驱动电机组的输入端通过离合器与第一电机的输出端相连,所述驱动电机组的输出端通过传动轴与减速差速器相连,所述减速差速器通过半轴与汽车车轮相连,所述的驱动电机组通过驱动电机组驱动控制装置与储能装置相连。
2. 根据权利要求1所述的混合动力汽车多电机混联系统,其特征在于:所述的驱动电机组包括第二电机和第三电机,所述的第二电机与所述的第三电机同轴相连,所述的第一电机通过离合器与所述的第二电机相连,所述的第三电机通过传动轴与所述的减速差速器相连,所述的驱动电机组驱动控制装置包括第二电机驱动控制装置和第三电机驱动控制装置,所述的第二电机通过所述的第二电机驱动控制装置与储能装置电连接,所述的第三电机通过所述的第三电机驱动控制装置与储能装置电连接。
3. 根据权利要求2所述的混合动力汽车多电机混联系统,其特征在于:所述的第一电机为ISG电机。
4. 根据权利要求1或2或3所述的混合动力汽车多电机混联系统,其特征在于:所述的储能装置上开设有外部充电连接口。
5. 根据权利要求1或2或3所述的混合动力汽车多电机混联系统,其特征在于:所述的储能装置为动力蓄电池或者超级电容或者是动力蓄电池与超级电容的组合。
6. 根据权利要求1或2或3所述的混合动力汽车多电机混联系统,其特征在于:所述的离合器为自动电控离合器。
7. 根据权利要求1或2或3所述的混合动力汽车多电机混联系统,其特征在于:所述的第一电机驱动控制装置、第二电机驱动控制装置和第三电机驱动控制装置均为带有交直流变换的电机控制器。
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